第七章 矿井提升设备选型计算
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第399条 提升钢丝绳的检验应使用符合条件的设备 和方法进行，检验周期应符合下列要求：
（一）升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬 挂时起每隔6个月检验1次；悬挂吊盘的钢丝绳，每隔 12个月检验1次。
（二）升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起12个月时进 行第1次检验，以后每隔6个月检验1次。
摩擦轮式绞车用的钢丝绳、平衡钢丝绳以及直径为 18mm及其以下的专为升降物料用的钢丝绳（立井提 升用绳除外），不受此限。
4
03:20
煤矿安全规程
此外，《煤矿安全规程》对提升速度作了规定
①立井罐笼升降人员的最大速度不得超过0.5 H ，并且最大速 度的数值不得超过12m/s； ②专为升降物料的立井提升，最大速度不得超过0.6 H 。 ③对于斜井升降人员或使用矿车运输物料的最大速度不得超过 5m/s；用箕斗提煤（或矸石）的最大速度不得超过7m/s；当铺 设固定道床，采用重型钢轨时，箕斗提煤的最大速度不得超过 9m/s。
Fjm (m mz n1mp Hc )g
Fjc mg
②重尾绳 Fjm (m mz n1mph0 n2mq H0 )g Fjc mg H
③轻尾绳
Fjm [m mz n1mp (h0 H ) n2mq Hh ]g Fjc Q H
17
03:20
提升机与井筒相对位置的计算
4绳摩擦提升机天轮
12
03:20
天轮的选择计算
2、天轮的选择
根据《煤矿安全规程》规定，天轮直径Dt按以下条件确定：
井上
围包角不大于90o时
Dt Dt
80d
1200
井下
围包角大于90o
时
Dt Dt
60d
900
围包角不大于90o时
①偏角过大将会导致加剧钢丝绳与天轮间 的磨损，降低钢丝绳的使用寿命，磨损严重 时还会引起断绳事故。因此，《煤矿安全规 程》规定，内外偏角不得超过1°30’。 ②如果内偏角过大，当钢丝绳缠绕卷筒时， 绳弦与已缠绕到卷筒上的绳圈会相互接触， 并产生磨损，这一现象称为“咬绳”，因此， 最大内偏角α2max，不仅受《煤矿安全规程》 的上述限制，同时还受不“咬绳”的限制。
Dt Dt
40d
900
天轮可分为固定天轮和游动天轮。
井上固定天轮按结构形式有三种类型：当直径 ≤3 000 mm时采用整体铸钢结构，直径为 ≤3 500 mm时采用模压 焊接结构，直径为＞4 000 mm时采用模压铆接结构。
游动天轮轮体制成整体铸钢结构型式，采用光轴，其两端
装有滚动轴承使其轮体既能在轴上滑动，又能随轴一起转
03:20
设计内容
提升容器计算和选择 提升钢丝绳计算和选择 提升机滚筒直径的计算和选择 天轮直径的计算和选择 电动机功率初选 提升机与井筒相对位置计算 运动学及动力学计算 初选电动机功率的验算 主井提升吨煤电耗及效率计算 副井提升最大班作业时间平衡表制定
3
03:20
提升容器的选择计算
13动。
03:20
卷筒宽度的验算
3、卷筒宽度的验算 卷筒上所需缠绕的钢丝绳总长度包括以下部分： ⑴ 提升高度H，m；H = Hs + Hx + Hz ⑵ 钢丝绳试验长度Ls，每6个月剁绳头5m 。 ⑶ 为减少钢丝绳在卷筒固定处的拉力，按规定应保留3圈 不动（称摩擦圈）； ⑷ 多层缠绕时，为了避免上下层钢丝绳总是在一个地方过渡，需 要在每季度将钢丝绳错动1/4圈，一般错绳圈数 n’ ＝ 2－4圈。
加、减速的影响系数
kW
减速器的传动效率
③初选电动机
n 60vmi
D
r/min
按上述计算出来的N与n，在电动机技术数据表中
选择合适的电动机，所选提升电动机的转速应与计算
数值相一致。此外，应选用过载能力较大者，以满足
对电动机的过载能力要求。
25
03:20
休 息 一 会 儿
……
26
03:20
7
03:20
《安全规程》规定钢丝绳安全系数
8
03:20
提升钢丝绳规格选择计算
A
立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择
计算
Hj
钢丝绳最大静载荷Qmax为：
Qmax = m g + mz g + mp g Hc
Hc Hs
m－一次提升货载质量,kg；
mz－提升容器质量,kg； mp－提升钢丝绳每米质量，kg/m。
5
03:20
提升钢丝绳的选择计算
1．提升钢丝绳的安全系数 根据《煤矿安全规程》的规定，按最大静载荷并
考虑一定安全系数的方法进行计算。 安全系数是指钢丝绳各钢丝拉断力的总和与钢丝
绳最大静拉力之比。
《煤矿安全规程》对提升钢丝绳的安全系数ma作
了明确规定。
6
03:20
《安全规程》规定钢丝绳安全系数
19
03:20
下出绳角β
6．下出绳角β
出绳角β的大小，影响提升机主轴的受力情况，JK 型提升机主轴设计时是以下出绳角β为15°考虑的。 若β<15°，钢丝绳有可能与提升机基础接触，增 大了钢丝绳的磨损。对于JK型提升机要求满足 β>15°。
arctan H j C0 arcsin D Dt
Qmax
b As
(m mz mpHc )g
ma
Hz
10
03:20
提升机的选择计算
1、提升机卷筒（或摩擦轮）直径的确定
选择卷筒（或摩擦轮）直径D的主要原则是使钢丝绳在卷筒
（或摩擦轮）上缠绕时不致产生过大的弯曲应力，以保证钢 丝绳的一定承载能力和使用寿命。
理论和实践都证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳弯曲应力大小
提升机安装地点选定后，要确定影响提升机相对位置的五 个因素，即井架高度Hj、提升机卷筒轴线与提升中心线的 水平距离、钢丝绳弦长、偏角和出绳角。它们彼此相互制 约，互相影响。
18
03:20
提升机与井筒相对位置的计算
1、允许最大内外偏角α2max、α1max的确定 钢丝绳的偏角是指钢丝绳弦与通过天轮平面 所形成的角度，有内偏角和外偏角之分。
设计依据
⑴主井提升
①矿井年产量An，t/年； ②工作制度：年工作日br，日工作小时t。《煤矿工业设计规 范》规定，br=300天，t=14h； ③矿井开采水平数、各水平井深Hs及各水平的服务年限；
④提升方式：箕斗或罐笼；
⑤卸载水平与井口的高差（卸载高度）Hx，m； ⑥装载水平与井下运输水平的高差（装载高度）Hz，m； ⑦煤的松散密度，t/m3；
Hz
9
03:20
提升钢丝绳规格选择计算
立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择计算 钢丝绳最大静载荷Qmax为：
Qmax = m g + mz g + mp g Hc
A Hj
设：σb为钢丝绳钢丝抗拉强度（N/m2）
As为钢丝绳各钢丝断面积之和 （m2）
Hc Hs
ρ0为钢丝绳线密度（kg/m），则 需要满足
b As
⑧矿井电压等级。
1
03:20
设计依据
⑵副井提升 ①井筒各水平深度Hs，m； ②矸石提升量，若无特别规定，一般按煤炭产量的15%～25% 计算； ③最大班下井人数，一般按每天下井人数的40%计算； ④矿车型号、规格； ⑤每班运送材料、设备、炸药等的数量； ⑥送往井下最大设备的尺寸和最重部件质量。
2
及其使用寿命，取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。《煤矿安全
规程》规定：
缠绕式提升机地面安装DD
80d
1200
井下安装DD
60d
900
钢摩钢丝擦丝绳直式直径径提，，m升mmm机无有导导向向轮轮井井井井下上下上DDDD
90d
80
80d
70
根据上式计算D值后，从提升机规格表中选择标准提升机。
11
03:20
1. 小时提升量Ah
式中 c—提升不均衡A系h 数。Anb《crat 煤f 矿工业设t/h计规范》规定，
有井底煤仓时为1.10～1.15，无井底煤仓时为1.20； af—提升能力富裕系数。主井提升设备对第一水平留有
20%的富裕能力。 2. 合理的经济提升速度
m/s 式中 H——提v升j 高(0.3度，0.5H) =HHs+Hx+Hz，m。 提升高度愈大，其系数取值愈大。一般情况下，当 H<200m时取0.3为宜，当H>600m时取0.5为宜。
Hmd——摩擦轮与导向轮间的高差。 R<2.25m时取4.5m；R=2.8m时取5m；
R=3.25m时取6m； R=3.5m时取6.5m
24
03:20
提升电动机的初选
初选电动机的依据是电动机的功率、转速和电压等级
三方面的要求。
标准提升速度
①电动机的估算功率
矿井阻力系数
②电动机的估算转速
N kmgvm 1000 j
14
03:20
卷筒宽度的验算
卷筒宽度的验算
卷筒的宽度B：
①单层缠绕时 B ( H Ls 3)(d ) D
相邻两绳圈间的间隙， 一般为2－3mm
②多层缠绕时 B [ H Ls (3 n ') D 3](d )
缠绕层数
k Dp
多层缠绕时钢丝绳平均缠
绕直径
Dp
D
k 1 2
4d 2 d 2
Ls Rt
2Lx
20
03:20
塔式多绳摩擦式提升机相对位置的计算
⑴井塔高度的确定 井塔高度Ht为
Ht = Hx + Hr + Hg + Hmd+ 0.75R 为了防止过卷或紧急制动时容
器冲上机房，一般在过卷高度 内设置楔形罐道和防撞梁，用 以强制容器停止运行和保护提 升机，防撞梁设在楔形罐道的 终点。
22
03:20
23
03:20
钢丝绳对摩擦轮围包角的计算
塔式安装多绳摩擦式提升机，在有导 向轮时，钢丝绳在摩擦轮上的围包 角一般在195°以内，并按下式计算。
(arcsin R Rd arctan L0 )
R0——1导8向0 轮半径,m b
H md
b——摩擦轮与导向轮中心距，m
L0——摩擦轮与导向轮中心间的水平距 离，m
15
03:20
提升机强度校核
4、提升机强度校核 从提升机规格表中，可查得提升机允许的最大静张 力Fjm和最大静张力差Fjc，按下式验算提升机强度是 否满足要求。 （1）对于缠绕式提升机
Fjm (m mz mpHc )g
Fjc (m mpH )g
16
03:20
提升机强度校核
4、提升机强度校核 从提升机规格表中，可查得提升机允许的最大静张力Fjm和最 大静张力差Fjc，按下式验算提升机强度是否满足要求。 （2）对于摩擦式提升机 ①等重尾绳
摩擦轮与 导向轮的
高差
过卷高度
容器全高
卸载高度
21
03:20
塔式多绳摩擦式提升机相对位置的计算
⑴井塔高度的确定 井塔高度Ht为
Ht = Hx + Hr + Hg + Hmd+ 0.75R Hg——过卷高度。当提升速度小于10m/s时，应不小于提升速度值，
但最小不得小于6m/s。当提升速度大于10m/s时，不得小于10m。现 在倾向于统一为10m计算。 Hmd——摩擦轮与导向轮间的高差。 R——摩擦轮半径
（一）升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳，自悬 挂时起每隔6个月检验1次；悬挂吊盘的钢丝绳，每隔 12个月检验1次。
（二）升降物料用的钢丝绳，自悬挂时起12个月时进 行第1次检验，以后每隔6个月检验1次。
摩擦轮式绞车用的钢丝绳、平衡钢丝绳以及直径为 18mm及其以下的专为升降物料用的钢丝绳（立井提 升用绳除外），不受此限。
4
03:20
煤矿安全规程
此外，《煤矿安全规程》对提升速度作了规定
①立井罐笼升降人员的最大速度不得超过0.5 H ，并且最大速 度的数值不得超过12m/s； ②专为升降物料的立井提升，最大速度不得超过0.6 H 。 ③对于斜井升降人员或使用矿车运输物料的最大速度不得超过 5m/s；用箕斗提煤（或矸石）的最大速度不得超过7m/s；当铺 设固定道床，采用重型钢轨时，箕斗提煤的最大速度不得超过 9m/s。
Fjm (m mz n1mp Hc )g
Fjc mg
②重尾绳 Fjm (m mz n1mph0 n2mq H0 )g Fjc mg H
③轻尾绳
Fjm [m mz n1mp (h0 H ) n2mq Hh ]g Fjc Q H
17
03:20
提升机与井筒相对位置的计算
4绳摩擦提升机天轮
12
03:20
天轮的选择计算
2、天轮的选择
根据《煤矿安全规程》规定，天轮直径Dt按以下条件确定：
井上
围包角不大于90o时
Dt Dt
80d
1200
井下
围包角大于90o
时
Dt Dt
60d
900
围包角不大于90o时
①偏角过大将会导致加剧钢丝绳与天轮间 的磨损，降低钢丝绳的使用寿命，磨损严重 时还会引起断绳事故。因此，《煤矿安全规 程》规定，内外偏角不得超过1°30’。 ②如果内偏角过大，当钢丝绳缠绕卷筒时， 绳弦与已缠绕到卷筒上的绳圈会相互接触， 并产生磨损，这一现象称为“咬绳”，因此， 最大内偏角α2max，不仅受《煤矿安全规程》 的上述限制，同时还受不“咬绳”的限制。
Dt Dt
40d
900
天轮可分为固定天轮和游动天轮。
井上固定天轮按结构形式有三种类型：当直径 ≤3 000 mm时采用整体铸钢结构，直径为 ≤3 500 mm时采用模压 焊接结构，直径为＞4 000 mm时采用模压铆接结构。
游动天轮轮体制成整体铸钢结构型式，采用光轴，其两端
装有滚动轴承使其轮体既能在轴上滑动，又能随轴一起转
03:20
设计内容
提升容器计算和选择 提升钢丝绳计算和选择 提升机滚筒直径的计算和选择 天轮直径的计算和选择 电动机功率初选 提升机与井筒相对位置计算 运动学及动力学计算 初选电动机功率的验算 主井提升吨煤电耗及效率计算 副井提升最大班作业时间平衡表制定
3
03:20
提升容器的选择计算
13动。
03:20
卷筒宽度的验算
3、卷筒宽度的验算 卷筒上所需缠绕的钢丝绳总长度包括以下部分： ⑴ 提升高度H，m；H = Hs + Hx + Hz ⑵ 钢丝绳试验长度Ls，每6个月剁绳头5m 。 ⑶ 为减少钢丝绳在卷筒固定处的拉力，按规定应保留3圈 不动（称摩擦圈）； ⑷ 多层缠绕时，为了避免上下层钢丝绳总是在一个地方过渡，需 要在每季度将钢丝绳错动1/4圈，一般错绳圈数 n’ ＝ 2－4圈。
加、减速的影响系数
kW
减速器的传动效率
③初选电动机
n 60vmi
D
r/min
按上述计算出来的N与n，在电动机技术数据表中
选择合适的电动机，所选提升电动机的转速应与计算
数值相一致。此外，应选用过载能力较大者，以满足
对电动机的过载能力要求。
25
03:20
休 息 一 会 儿
……
26
03:20
7
03:20
《安全规程》规定钢丝绳安全系数
8
03:20
提升钢丝绳规格选择计算
A
立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择
计算
Hj
钢丝绳最大静载荷Qmax为：
Qmax = m g + mz g + mp g Hc
Hc Hs
m－一次提升货载质量,kg；
mz－提升容器质量,kg； mp－提升钢丝绳每米质量，kg/m。
5
03:20
提升钢丝绳的选择计算
1．提升钢丝绳的安全系数 根据《煤矿安全规程》的规定，按最大静载荷并
考虑一定安全系数的方法进行计算。 安全系数是指钢丝绳各钢丝拉断力的总和与钢丝
绳最大静拉力之比。
《煤矿安全规程》对提升钢丝绳的安全系数ma作
了明确规定。
6
03:20
《安全规程》规定钢丝绳安全系数
19
03:20
下出绳角β
6．下出绳角β
出绳角β的大小，影响提升机主轴的受力情况，JK 型提升机主轴设计时是以下出绳角β为15°考虑的。 若β<15°，钢丝绳有可能与提升机基础接触，增 大了钢丝绳的磨损。对于JK型提升机要求满足 β>15°。
arctan H j C0 arcsin D Dt
Qmax
b As
(m mz mpHc )g
ma
Hz
10
03:20
提升机的选择计算
1、提升机卷筒（或摩擦轮）直径的确定
选择卷筒（或摩擦轮）直径D的主要原则是使钢丝绳在卷筒
（或摩擦轮）上缠绕时不致产生过大的弯曲应力，以保证钢 丝绳的一定承载能力和使用寿命。
理论和实践都证明，绕经卷筒和天轮的钢丝绳弯曲应力大小
提升机安装地点选定后，要确定影响提升机相对位置的五 个因素，即井架高度Hj、提升机卷筒轴线与提升中心线的 水平距离、钢丝绳弦长、偏角和出绳角。它们彼此相互制 约，互相影响。
18
03:20
提升机与井筒相对位置的计算
1、允许最大内外偏角α2max、α1max的确定 钢丝绳的偏角是指钢丝绳弦与通过天轮平面 所形成的角度，有内偏角和外偏角之分。
设计依据
⑴主井提升
①矿井年产量An，t/年； ②工作制度：年工作日br，日工作小时t。《煤矿工业设计规 范》规定，br=300天，t=14h； ③矿井开采水平数、各水平井深Hs及各水平的服务年限；
④提升方式：箕斗或罐笼；
⑤卸载水平与井口的高差（卸载高度）Hx，m； ⑥装载水平与井下运输水平的高差（装载高度）Hz，m； ⑦煤的松散密度，t/m3；
Hz
9
03:20
提升钢丝绳规格选择计算
立井单绳缠绕提升钢丝绳的选择计算 钢丝绳最大静载荷Qmax为：
Qmax = m g + mz g + mp g Hc
A Hj
设：σb为钢丝绳钢丝抗拉强度（N/m2）
As为钢丝绳各钢丝断面积之和 （m2）
Hc Hs
ρ0为钢丝绳线密度（kg/m），则 需要满足
b As
⑧矿井电压等级。
1
03:20
设计依据
⑵副井提升 ①井筒各水平深度Hs，m； ②矸石提升量，若无特别规定，一般按煤炭产量的15%～25% 计算； ③最大班下井人数，一般按每天下井人数的40%计算； ④矿车型号、规格； ⑤每班运送材料、设备、炸药等的数量； ⑥送往井下最大设备的尺寸和最重部件质量。
2
及其使用寿命，取决于卷筒与钢丝绳直径的比值。《煤矿安全
规程》规定：
缠绕式提升机地面安装DD
80d
1200
井下安装DD
60d
900
钢摩钢丝擦丝绳直式直径径提，，m升mmm机无有导导向向轮轮井井井井下上下上DDDD
90d
80
80d
70
根据上式计算D值后，从提升机规格表中选择标准提升机。
11
03:20
1. 小时提升量Ah
式中 c—提升不均衡A系h 数。Anb《crat 煤f 矿工业设t/h计规范》规定，
有井底煤仓时为1.10～1.15，无井底煤仓时为1.20； af—提升能力富裕系数。主井提升设备对第一水平留有
20%的富裕能力。 2. 合理的经济提升速度
m/s 式中 H——提v升j 高(0.3度，0.5H) =HHs+Hx+Hz，m。 提升高度愈大，其系数取值愈大。一般情况下，当 H<200m时取0.3为宜，当H>600m时取0.5为宜。
Hmd——摩擦轮与导向轮间的高差。 R<2.25m时取4.5m；R=2.8m时取5m；
R=3.25m时取6m； R=3.5m时取6.5m
24
03:20
提升电动机的初选
初选电动机的依据是电动机的功率、转速和电压等级
三方面的要求。
标准提升速度
①电动机的估算功率
矿井阻力系数
②电动机的估算转速
N kmgvm 1000 j
14
03:20
卷筒宽度的验算
卷筒宽度的验算
卷筒的宽度B：
①单层缠绕时 B ( H Ls 3)(d ) D
相邻两绳圈间的间隙， 一般为2－3mm
②多层缠绕时 B [ H Ls (3 n ') D 3](d )
缠绕层数
k Dp
多层缠绕时钢丝绳平均缠
绕直径
Dp
D
k 1 2
4d 2 d 2
Ls Rt
2Lx
20
03:20
塔式多绳摩擦式提升机相对位置的计算
⑴井塔高度的确定 井塔高度Ht为
Ht = Hx + Hr + Hg + Hmd+ 0.75R 为了防止过卷或紧急制动时容
器冲上机房，一般在过卷高度 内设置楔形罐道和防撞梁，用 以强制容器停止运行和保护提 升机，防撞梁设在楔形罐道的 终点。
22
03:20
23
03:20
钢丝绳对摩擦轮围包角的计算
塔式安装多绳摩擦式提升机，在有导 向轮时，钢丝绳在摩擦轮上的围包 角一般在195°以内，并按下式计算。
(arcsin R Rd arctan L0 )
R0——1导8向0 轮半径,m b
H md
b——摩擦轮与导向轮中心距，m
L0——摩擦轮与导向轮中心间的水平距 离，m
15
03:20
提升机强度校核
4、提升机强度校核 从提升机规格表中，可查得提升机允许的最大静张 力Fjm和最大静张力差Fjc，按下式验算提升机强度是 否满足要求。 （1）对于缠绕式提升机
Fjm (m mz mpHc )g
Fjc (m mpH )g
16
03:20
提升机强度校核
4、提升机强度校核 从提升机规格表中，可查得提升机允许的最大静张力Fjm和最 大静张力差Fjc，按下式验算提升机强度是否满足要求。 （2）对于摩擦式提升机 ①等重尾绳
摩擦轮与 导向轮的
高差
过卷高度
容器全高
卸载高度
21
03:20
塔式多绳摩擦式提升机相对位置的计算
⑴井塔高度的确定 井塔高度Ht为
Ht = Hx + Hr + Hg + Hmd+ 0.75R Hg——过卷高度。当提升速度小于10m/s时，应不小于提升速度值，
但最小不得小于6m/s。当提升速度大于10m/s时，不得小于10m。现 在倾向于统一为10m计算。 Hmd——摩擦轮与导向轮间的高差。 R——摩擦轮半径